リップパッキンの特徴と用途 | ジュンツウネット21

リップパッキンの特徴と用途について解説します。リップパッキンは断面形状により分類され,Uパッキン・Vパッキン・Lパッキン・Jパッキン,また外部ダストの侵入防止用としてのダストワイパがあります。

リップパッキンの特徴と用途

リップパッキンの特徴と用途について教えてください。
解説します。

リップパッキンは密封面機能部(受圧部)にリップ(Lip)構造を持つパッキンの総称であり,この部分が摺動面の動きや圧力の変化に対して能動的に変化/追随することで密封面の接触面圧&分布を適正状態に維持し,ハイレベルの密封性を実現できます(図1)。リップパッキンは断面形状により分類され,Uパッキン・Vパッキン・Lパッキン・Jパッキン,また外部ダストの侵入防止用としてのダストワイパがあります。

密封面の接触面圧分布
圧力によるパッキンの形態変化
Uパッキンの密封メカニズム1
Uパッキンの密封メカニズム2
Uパッキンの密封メカニズム3
Uパッキンの密封メカニズム4
Uパッキンの密封メカニズム5
Uパッキンの密封メカニズム6
リップパッキンの接触面圧(密封力)は,圧力の変化に対しても上図のごとく常により高い合力(X+Y)となり,また,接触面の動的変化に対してもリップの自緊力および圧力による助成機能が複合的に働くため,ハイレベルの密封機能が安定的に維持される。
図1 Uパッキンの密封メカニズム

我が国でも戦前から皮パッキンとしては使用されていたリップパッキンですが,現在では戦後に普及した合成ゴムやエラストマー材料が中心となっています。形状面でもゴム材料特有の粘弾性や圧縮特性等と相性が良く性能面にも優れたUパッキンが主流となっています。

図2にほかのパッキン形式との形状比較および特性上の違いを示し,図3に代表的な油圧用パッキンの種類と特長および用途例を示します。

(1)パッキン形状による特性比較 〈(図3)油圧用パッキンの種類と特長〉参照。

形状
液体
密封性
耐久性
低摩擦性
耐偏心性
省スペース
コスト対応
リップパッキン(Uタイプ) 油圧
空気圧
スクィーズパッキン(ワンリングタイプ) 油圧
空気圧
スリッパーシール(ST タイプ) 油圧
空気圧

リップパッキン スクィーズパッキン1
スクィーズパッキン2 SMJシールの密封原理イメージ図

Y(U)タイプ →シール性重視。
ワンリングタイプ →コスト重視,省スペース化。ただし,高頻度や長ストロークは避ける。
STタイプ →摩擦特性重視,高圧化対応,省スペース化。ただし,シール性を重要視する保持シリンダや外部漏れにつながるロッド部への単独使用は避ける。(シール性を重視する保持シリンダや外部漏れにつながるロッド部にはSMJシールを使用してください。)
図2 リップパッキンの特性(クリックで拡大図。ブラウザの戻るで戻ってください)
図3 代表的な油圧用パッキンの種類と特徴および用途(クリックで拡大図。ブラウザの戻るで戻ってください)
名称
形状(左断面)
標準材質
適用流体
特徴
主用途
材質番号
使用範囲
使用箇所
常用最高圧力 MPa[kgf/cm2
最高速度(m/s)
温度(℃)
GPYパッキン GPYパッキン RN919 GPYパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
17.5(175)
1
-30~100
一般石油系作動油
水-グリコール系作動油
水-油エマルジョン系作動油
耐摩耗材質を使用したピストン用・ロッド用専用パッキンです。径寸法に対する断面寸法をSKYパッキンよりも大きくし,耐久性を高めました。ピストン用GPYパッキンは逆圧破損を起こしにくくし,ロッド用GNYパッキンは,シール性・偏心追随性を高めました。 ●標準シリンダ
●建設・産業車輌用シリンダ
●ロボット用シリンダ
バックアップリング併用
25(250)
0.5
ピストン専用 標準バック+高圧バックアップ併用
35(350)
GNYパッキン GNYパッキン RN919 GNYパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
17.5(175)
1
-30~100
バックアップリング併用
25(250)
0.5
ロッド専用 標準バック+高圧バックアップ併用
35(350)
RGYパッキン RGYパッキン RN923 RGYパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
14(140)
1
-25~100
SKYパッキンと互換性があるピストン用・ロッド用専用パッキンです。ピストン用RGYパッキンは耐摩耗性材質を使用し,さらに逆圧破損を起しにくい形状設計をとりました。ロッド用RNYパッキンは高弾性ゴムの採用とロッド専用設計によりシール性,偏心追随性を高めました。 ●標準シリンダ
●工作機械-産業車輌用シリンダ
バックアップリング併用
21(210)
0.5
ピストン専用 標準バック+高圧バックアップ併用
28(280)
RNYパッキン RNYパッキン RN922 RNYパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
14(140)
1
-25~100
バックアップリング併用
21(210)
0.5
ロッド専用 標準バック+高圧バックアップ併用
28(280)
(T)SGYパッキン TSGYパッキン RN812 バックアップリング併用
21(210)
0.5
-45~100
一般石油系作動油
低温用石油系作動油
(注意)MIL H 5806には使用しないでください
RGY&RNYパッキンと同じくSKYパッキンとみぞ互換性のあるピストン用・ロッド用専用パッキンです。-45~100℃まで使用できるため,国内外の寒冷地仕様でもパッキン交換を不要としました。また,他のUパッキンに比べてスティックスリップを起こしにくい設計がとられています。耐寒性重視のためゴム硬度を抑えてありますので高圧・高頻度条件での使用はご注意ください。 ●耐寒仕様シリンダ
ピストン専用
(T)SNYパッキン TSNYパッキン RN809 バックアップリング併用
21(210)
0.5
-45~100
ロッド専用
SKYパッキン SKYパッキン RN906(RF905) SKYパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
14(140)
1(0.5)
-10~80
(-5~150)
一般石油系作動油
水-グリコール系作動油
水-油エマルジョン系作動油
(一般石油系作動油,リン酸エステル系作動油)
最もポピュラーな油圧シリンダ用のパッキンです。ピストンおよびロッド用のいずれにも使用でき,一体みぞに装着が可能なため部品点数の削減,コンパクト設計などコスト低減に効果を発揮します。 ●標準シリンダ
●低油圧シリンダ
●工作機械-産業車輌用シリンダ
バックアップリング併用
21(210)
0.5
ピストン・ロッド両用 標準バック+高圧バックアップ併用
28(280)
KYパッキン KYパッキン RN906(RF905) KYパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
15(150)
1(0.5)
-10~80
(-5~150)
豊富なサイズ,しかも大断面設計のため幅広い用途に安定した性能を発揮します。 ●標準シリンダ
●プレスダイクッション
バックアップリング併用
30(300)
0.5
ピストン・ロッド両用 標準バック+高圧バックアップ併用
35(350)
RGUパッキン RGUパッキン RN923 RGUパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
14(140)
1
-25~100
シールリップをもった独特の高圧用ワンリング形状によりUパッキンと同等のシール性能を有し,ピストン部がコンパクトになります。また,バックアップリング兼用軸受のPWLベアリングも用意されています。 ●農機用シリンダ
●工作機械-産業車輌用シリンダ
●小型建設機械用シリンダ
バックアップリング併用
21(210)
0.5
ピストン専用 PWLベアリング併用
-25~80
HSDパッキン HSDパッキン RN906 HSDパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
14(140)
1
-10~80
両圧タイプのパッキンでピストンの薄型設計が可能です。Oリングと比べ,ネジレやコロガリ破損が少なく安定したシール性能を発揮します。 ●農機用シリンダ
ピストン専用 バックアップリング併用
21(210)
0.5
ペンタシール ペンタシール RN906(RF905) ペンタシール(はみ出しすきまH9/f8)
14(140)
0.5
-10~80
(-5~150)
JIS B 2401 P 系列のOリングと互換性のあるロッド専用パッキンです。Oリングよりシール性がよくネジレやコロガリ破損を起しません。 ●小口径シリンダ
●操作弁・電磁弁
ロッド専用 バックアップリング併用
21(210)
NMYパッキン NMYパッキン RN906 NMYパッキン(はみ出しすきまH9/f8)
14(140)
0.5
-10~80
JIS B 2401 P 系列のOリングと互換性のある小断面設計のロッド専用Uパッキンです。Oリングよりシール性がよく優れた摩耗特性をもっています。 ●小口径シリンダ
●操作弁・電磁弁
ロッド専用 バックアップリング併用
21(210)
OSYパッキン OSYパッキン RN801 OSYパッキン
5(50)
1
-10~80
低油圧およびエアハイドロシリングのピストン専用パッキンです。スティックスリップが発生しにくく,低圧,低速でも滑らかに作動します。 ●低油圧シリンダ
●エアハイドロシリンダ
ピストン専用
STシール(STタイプ) STシール PT111 STタイプ
25(250)
3
-30~100
エスフロン(PTFE)製のシールリングと合成ゴム製O(角)リングを組み合わせたシールで,摩擦抵抗が小さく,低圧,低速でもスティックスリップを起しません。なお,シールリングは硬く弾性が乏しいため,シール性はUパッキンと比較して若干劣ります。特に傷等の影響を受けやすいため,取り扱いにはご注意ください。
シール効果と信頼性向上のため,シールリングに圧力導入用ノッチを設けた製品も製作しておりますので,販売部門へお問い合わせ下さい。

○STタイプは一般用で豊富な寸法系列が用意されています。
○STSタイプは小断面設計の低圧,低摩擦用です。
○STGタイプは建設環境や重機械用などで使用できます。
○SMJシールは高密封・高耐久タイプのロッド専用シールです。
○STRタイプは回転継手用です。

●一般産業機械用シリンダ
●特殊シリンダ
ピストン専用
STシール(STSタイプ) STシール PT111 STSタイプ
10(100)
1
-30~100
●低圧・低摩擦シリンダ
ピストン専用
STKシール(STGタイプ) STKシール(STGタイプ) PT111 STGタイプ
28(280)
3
-30~100
●建設機械用シリンダ
●重機械用シリンダ
ピストン専用
SMJシール SMJシール PT154 SMJパッキン(はみ出しすきま直径0.6mm)
21(210)
3
-30~100
●一般産業機械用シリンダ
●建設機械用シリンダ
●特殊用途用シリンダ
ロッド専用 SMJパッキン(はみ出しすきま直径0.3mm)
35(350)
STKシール(STRタイプ) STKシール(STRタイプ) PT151 STRタイプ
28(280)
0.3
-30~100
●回転継手
ピストン専用

(1)Uパッキン

Uパッキンはリングの外周にも内周にも密封機能を果たすシールリップを有し,矩形の装着溝にコンパクトに収まった状態(図4)で内周側と外周側の反力が安定的にバランスすることから,圧力変動や摺動ストレスに対するパッキン挙動が安定するとともに内外リップ部の機能独立性が維持されるため,幅広い使用条件下で安定した密封性・耐久性を発揮します。また,内外リップ部デザインを変えることでそれぞれに付加機能を追加することも可能であり,ほかの形状には無い発展性も有しており,取り扱い性・装着スペース・コストパフォーマンスにも優れています。デザイン的にも非対称形状やスリット付等,従来からの対称形状の弱点を改良した高機能タイプ等も生まれています(図3)。

代表的なUパッキンとダストシールの構成例
図4 代表的なUパッキンとダストシールの構成例

(2)Vパッキン

VパッキンはJIS B2403規格に示されており,圧力に応じて複数枚のゴムVパッキンまたは布入りVパッキン,もしくはゴムVと布Vとを適宜組み合せて一組のアダプタ(オス・メスアダプタ~状況によりランタンリングやスペーサ)を重ねて使用します。図5にVパッキンの構成例を示します。

組み付け性・装着スペース・密封安定性・コスト面ではUパッキンより劣りますが,漏れが生じてきた場合に「増し締め=シム調整等」を行うことで密封機能を回復し,ある程度の寿命延長が可能となるという利点があるためパッキン交換が容易でない大型機械や突発的な停止を嫌う用途では根強い人気があります。

Vパッキンの構成例
図5 Vパッキンの構成例

(3)Lパッキン・Jパッキン

Lパッキン(図6)やJパッキン(図7)は耐圧性を確保しにくいアンバランス形状であるため,現在ではあまり使用されなくなってきていますが,低圧域では摩擦抵抗を低く抑えることができ,偏心・振れへの追随性も良いため低油圧や空気圧用途で使用されています。

Lパッキン構成例
図6 Lパッキン構成例
Jパッキン構成例
図7 Jパッキン構成例

(4)ダストワイパ

ダストワイパは外部ダストや異物および液体の飛沫や溶接のスパッタ等がシリンダや機器内部に侵入するのを防ぎ,パッキンや軸受部を保護するための補助機能部品(図4)ですが,用途やダストの種類/環境条件およびパッキン等との組み合わせや単品使用を考慮した機能面からの選定も重要です。過酷なダスト環境や食品/衛生/クリーンルーム対応/溶接スパッタ対応/没水条件等の特殊用途では機能の異なった複数のダストワイパを組み合せる工夫も必要です。

図8にダストワイパの種類と機能・特長による選定図表を示します。

ダストワイパの種類
(画像クリックで拡大。ブラウザの戻るで戻ってください)

環境
選定
名称
サイズ
防塵性
防水性
油掻出
摩擦
装着性
温度 ℃
最高速度 m/s
選定
屋外および泥水・土砂がかかる SCB, SCK SCB
-40~100
1
金属環付
SCK
-45~100
1
背圧対策
屋内でゴミ・埃等がかかる SCB, SCK, SDR, SFR, SER, BIHO・BIHI, SMD SDR
-25~100
1
標準タイプ
SFR
-30~100
1
SDR互換
切削油がかかる SDB SER
極小
-25~100
0.5
小断面
BIHO
BIHI
極小
-30~80
1
ソフトワイパ
繊維素材
着氷および切粉等がかかる SMD, MDH SDB
-25~100
1
SCB互換
液体専用
SMD
-30~100
3
組み合わせワイパ
ロッドシール兼用で屋内でゴミ・埃等がかかる(空気圧用) PDU MDH
極小
-70~200
1
コイルスクレーパ併用部品
PDU
-20~80
1
ロッドシール兼用

 :秀・最適 :優・適 :良・使用可 :可・条件により使用可 :使用不可

使用上の注意
1
防塵のみを目的とする場合には従来のダストシールの中から用途にあったものを選定してください。
2
ロッド表面の油膜を掻き取る能力が高いため,一般の油圧・空気圧シリンダ用ダストシールとして使用した場合,内部の潤滑油やグリースを外部に掻き出すことがありますので注意が必要です。
3
装着時のハウジングからの浮き上がり防止のため,ダストシール外周面およびハウジング内面にグリースなどの潤滑剤を絶対に塗布しないでください。(圧入方式でご使用になる場合は問題ありません。)
4
軸を挿入する際は,リップ部の傷つきを防止するため,ダストシール内周面および軸表面にグリースを塗布してください。
図8 ダストワイパの種類と選定の目安(クリックで拡大図。ブラウザの戻るで戻ってください)

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最終更新日:2019年9月17日